FIZIOLOGIA CORDULUI - Particularitatile morfofunctionale ale cordului

FIZIOLOGIA CORDULUI

1.1. Particularitatile morfofunctionale ale cordului

Cordul este un organ musculos, format din fibre musculare cardiace care constituie miocardul de lucru si tesut nodal (fig 2).

Figura 2. Sistemul excito-conducator al cordului

Miocardul de lucru este organizat la mamifere in doua atrii si doi ventriculi. Masa atriilor reprezinta 2/3 din masa ventriculilor. Desi volumele atriilor si respectiv ale ventriculilor sunt egale intre ele, masa ventriculului stang este mai mare decat a ventriculului drept. Ventriculul stang are peretele mai gros si are fibrele musculare dispuse circular,iar ventriculul drept are peretele mai subtire si fibrele musculare dispuse transversal (fig 3).

Figura 3 Directia de contractie a fibrelor musculare ale ventriculilor in sistola

Aceste caracteristici morfologice deriva din functie: ventriculul drept trimite sangele in mica circulatie pe un circuit mai scurt, cu o rezistenta la curgere mai mica si o presiune pe jumatate fata de cea generata in ventriculul stang.

Intre atrii si ventriculi, de fiecare parte se gasesc valvule:   tricuspida in cordul drept si bicuspida sau mitrala in cordul stang. Marginile libere ale valvulelor sunt orientate spre ventriculi si se continua cu corzile tendinoase care se insera pe peretele ventriculilor prin muschii papilari. Rolul acestor corzi tendinoase este de a preveni in timpul contractiei ventriculare rasfrangerea valvulelor in atrii si deschiderea comunicarii atrio-ventriculare.

In lumenul aortei si arterelor pulmonare se gasesc valvule semilunare sau sigmoide,care nu dispun de musculatura si deci de o activitate independenta. Ele sunt orientate in sensul de curgere a sangelui, determinat de contractia ventriculara.

Valvulele semilunare se inchid in diastola ventriculara cand sangele refuleaza spre ventriculi, impiedicand umplerea ventriculilor. In plus,arterele coronare dispuse deasupra valvulei semilunare aortice alimenteaza miocardul cu sange in diastola ventriculara.

Miocardul "de lucru ": este format din celule musculare cardiace, care la nivelul jonctiunilor intercelulare formeaza discuri intercelulare; muschiul cardic nu este un sincitiu ca si muschiul striat, dar se comporta ca un sincitiu. Alaturi de miocardul "de lucru", in anumite portiuni ale cordului se gaseste tesut miocardic embrionar si neuroni care constituie sistemul excitoconducator. El este format la mamifere din:

Nodul sino-atrial (Keith-Flack) dispus in peretele atriului drept la jonctiunea cu vena cava craniala

Nodul atrio-ventricular (Tawara) dispus in peretele interventricular, in imediata apropiere a peretelui interatrial

Fasciculul atrio-ventricular Hiss care patrunde in septul interventricular,se desparte in doua ramuri care la varful cordului se ramifica si formeaza

Reteaua Purkinje subendocardica ;ea se distribuie fibrelor miocardului de lucru.

1.2. Particularitatile functionale ale cordului

Aceste particularitati sunt generate de proprietatile fundamentale ale tesutului cardiac si asigura functia si acomodarea activitatii cardiace :

Automatismul

Ritmicitatea (functia cronotropa)

Conductibilitatea (functia dromotropa )

Excitabilitatea (functia batmotropa)

Contractibilitatea ( functia inotropa)

Tonicitatea (functia tonotropa)

Automatismul cardiac

Dupa denervare cordul isi continua activitatea contractila datorita activitatii sistemului excito-conducator ;fiecare din componentele acestui sistem genereaza potentiale de actiune,dar cu frecventa diferita. Formarea de potentiale de actiune se datoreste faptului ca miocitele embrionare nu au capacitatea de a-si mentine constanta valoarea potentialului de repaus; schimbarea polaritatii membranei celulare constituie sursa de excitatie pentru miocardul de lucru.

Distrugerea nodului sino-atrial determina reducerea frecventei de contractie a cordului, ca urmare a preluarii functiei sale de nodul atrio-ventricular; fasciculul Hiss genereaza si el potentiale de actiune dar cu frecventa mai mica decat nodul atrio-ventricular. Rezulta ca centrul de comanda al automatismului cardiac il constituie nodul sino-atrial.

Functia cronotropa

Undele de depolarizare generate de sistemul excito-conducator se produc cu o anumita panta de depolarizare, care modifica durata potentialului de actiune si respectiv frecventa potentialelor si a contractiilor cardiace. In functie de nevoile tisulare de sange (respectiv de O₂, nutrienti ) aceasta frecventa de contractie a cordului poate fi modificata prin schimbarea pantei de depolarizare in sistemul excito-conducator.

Scurtarea pantei de depolarizare se realizeaza sub actiunea excitatiilor simpatice si a catecolaminelor rezultand cresterea frecventei de contractie. Excitatiile vagale si acetilcolina au efect invers,de alungire a pantei de depolarizare si scadere a frecventei de contractie a cordului.

Modificari ale frecventei de contractie a cordului se obtin si prin schimbarea temperaturii cordului care afecteaza activitatea metabolica a celulelor sistemului excito-conducator : scaderea temperaturii cordului reduce frecventa de contractie a cordului iar cresterea temperaturii cordului mareste frecventa de contractie.

Functia dromotropa

Viteza de propagare a impulsurilor prin segmentele sistemului excito-conducator este diferita:   spre muschii atriali viteza este de 1 m/secunda. In nodul atrio-ventricular si fasciculul Hiss este de 0,2m/secunda, iar in reteaua Purkinjie de 1,5-3,5 m/secunda. Aceste diferente in viteza de conducere a potentialelor de actiune genereaza decalajul intre momentul contractiei atriilor si a ventriculilor.

Functia batmotropa

Miocardul este excitabil mecanic prin distensie cu sange si electric. Diagrama potentialului de actiune se deosebeste de cea a muschiului scheletic (fig 4 A si B ); perioada refractara mult mai lunga (300-350 milisecunde )face ca miocardul sa fie inexcitabil electric in faza de depolarizare si de repolarizare a fibrelor cardiace pana cand potentialul ajunge la -50 mV; excitarea electrica a miocardului in acest interval nu este urmata de contractie, constituind inexcitabilitatea periodica a cordului. Aceasta impiedica tetanizarea cordului.

Figura Relatia intre activitatea electrica si mecanica la muschiul striat si cardiac

In intervalul -50/-90 mV miocardul devine excitabil, excitarea electrica in acest interval determina o contractie numita extrasistola. Ea este urmata de un repaus mai lung,intrucat stimulul fiziologic urmator generat de sistemul excito-conducator soseste in perioada refractara absoluta a extrasistolei.

Functia inotropa

Organizarea morfo-functionala a muschiului cardiac este mai degraba un hibrid intre muschiul scheletic si cel neted. Fibrele musculare cardiace sunt organizate in unitati motorii ca si muschiul scheletic.

Fibrele musculare cardiace sunt celule musculare in care reticulul sarcoplasmatic prezinta cisterne bogate in ioni de calciu,dar prezinta si tuburi longitudinale conectate cu sarcolema. Numai 70% din calciul necesar contractiei este furnizat de cisternele reticulului sarcoplasmatic, diferenta de 30% provine din calciul interstitial pentru care sarcolema se permeabilizeaza in faza de varf a undei de depolarizare a sarcolemei. In faza de relaxare a fibrei musculare cardiace calciul ia calea inversa (in "cisterna" interstitiala).

Fibrele musculare cardiace raspund legii "totul sau nimic", stimulii liminali fiind maximali, intre marimea stimulului si forta de contractie neexistand proportionalitate

Sursa de energie pentru activitatea musculara este ATP-ul. Energia este furnizata in mitocondrii prin utilizarea acetatului obtinut mai ales prin β-oxidatia acizilor grasi liberi; in mod secundar fibra cardiaca utilizeaza ca sursa de energie acidul lactic si glucoza sanguina.

Functia tonotropa

Muschiul cardiac isi pastreaza o anumita tensiune a peretilor musculari si in timpul diastolei, aceasta tonicitate persista si dupa denervare sau scoaterea lui din organism.

Tonusul muschiului cardiac este mentinut prin participarea componentei intrinseci, reprezentata de tensiunea elementelor contractile si elastice ale fibrelor musculare si o componenta extrinseca data de tonusul simpatic. Nivelul de tensiune al fibrelor musculare conditioneaza forta de contractie a cordului, conform legii cordului (Franck-Starling).

1.3. Ciclul cardiac sau revolutia cardiaca

Activitatea cardiaca este ciclica si continua, alcatuita din contractii sau sistole si decontractii sau diastole ale atriilor si ventriculilor ;variatiile de presiune intraatriale si intraventriculare dau rolul de pompa aspiro-respingatoare a cordului.

Figura Ciclul cardiac

Cercetarea activitatii cardiace prin investigari simultane prin metoda poligrafica permite descrierea detaliata,cronologica a evenimentelor care constituie ciclul cardiac (fig 5).

Sistola atriala La sfarsitul diastolei generale valvulele atrio-ventriculare sunt deschise si atat atriile cat si ventriculii sunt plini cu sange;distensia atriala declanseaza descarcarea de potentiale din nodul sino-atrial si se produce sistola atriala care prin cresterea presiunii intra-atriale cu cativa mmHg aduce circa 30% din sangele ventricular final. Sistola atriala genereaza un flux de sange si retrograd in venele cave si pulmonare, determinand distensia acestora.

La sfarsitul sistolei atriale presiunea intraatriala se reduce sub valoarea presiunii ventriculare determinand inchiderea precoce a valvulelor atrio-ventriculare. Sistola atriala este urmata de diastola atriala care dureaza pana la sfarsitul ciclului cardiac.

Sistola ventriculara incepe numai dupa incetarea sistolei atriale. Depolarizarea ventriculara incepe de la varful ventriculilor spre baza ;la fel, contractia muschiului cardiac incepe de la varful cordului. In ventriculul stang,fibrele musculare fiind dispuse circular, contractia este de tip concentric. In ventriculul drept cu fibrele dispuse transversal,contractia determina scurtarea pe axul longitudinal al ventriculului,determinand coborarea bazei ventriculare. Sistola ventriculara se desfasoara in mai multe faze. Relaxarea ventriculara determina scaderea presiunii intraventriculare pana la 0 mm Hg (vid postsistolic)iar peretele atrioventricular, coborat in sistola ventriculara revine in pozitia normala, cu cresterea usoara a presiunii in atriile deja umplute cu sange. Ca urmare, valvulele atrio-ventriculare se deschid,marcand relaxarea izotonica. Incepe umplerea ventriculara, proces care se desfasoara in doua faze:   umplerea rapida cu sange atrial si umplerea lenta din momentul egalizarii presiunii sangelui in atrii si ventriculi. Scaderea presiunii sangelui in atrii determina aspiratia venoasa,care dureaza pana la o noua sistola atriala.

Zgomotele inimii

Pe fonocardiograma se inregistreaza patru zgomote cardiace, pe parcursul unui ciclu cardiac:

Zgomotul I sau sistolic este un zgomot grav, prelung si puternic generat de sangele in miscare si de inchiderea valvulelor atrio-ventriculare; corespunde sistolei ventriculare.

Zgomotul II sau diastolic este scurt, clar, de tonalitate mai inalta si este generat de inchiderea valvulelor semilunare; corespunde diastolei ventriculare.

Zgomotul III se produce in diastola ventriculara, in momentul deschiderii valvulelor atrio-ventriculare, cand sangele trece brusc din atrii in ventriculi.

Zgomotul IV sau atrial nu poate fi auzit la ascultatie cu stetoscopul; el este generat de sistola atriala la trecerea sangelui in ventriculi si de inchiderea presistolica a valvulelor atrio-ventriculare.

Debitul cardiac

Cantitatea de sange care intra in cord este egala cu cea care iese intr-un ciclu cardiac.

La fiecare sistola, din ventriculi pleaca o cantitate egala de sange in aorta si artera pulmonara. Cantitatea de sange pompata la o sistola ventriculara se numeste debit sistolic sau volum bataie. Debitul cardiac se obtine prin inmultirea debitului sistolic cu numarul ciclurilor cardiace per minut; din aceasta cauza, debitul cardiac se mai numeste si minut -volum.

Volumul telesistolic (VTS) este volumul de sange ventricular de la sfarsitul sistolei ventriculare.

Volumul telediastolic (VTD) este volumul de sange ventricular de al sfarsitul diastolei ventriculare. Din diferenta VTD-VTS se obtine volumul sistolic. Volumul telesistolic se compune din volumul sistolic, volumul sistolic de rezerva si volumul rezidual. In functie de necesitati,debitul cardiac poate creste prin cresterea debitului sistolic,pe seama volumului sistolic de rezerva si prin cresterea frecventei de contractie ventriculara. Comparativ cu debitul cardiac de repaus,el creste in efort muscular, termoreglare,digestie, gestatie, si emotii si scade in timpul somnului.